Question

6．實(shí)驗(yàn)室水平桌面上有如圖甲所示的一套實(shí)驗(yàn)裝置，一端固定的壓縮彈簧連接一個(gè)帶有遮光片的滑塊（彈簧不拴接），滑塊被彈出后經(jīng)過(guò)光電門(mén)并最終停在P點(diǎn)．
（1）游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光片的寬度如圖乙所示，則寬度d=0.375cm．
（2）若要探究滑塊和水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，需要測(cè)量的物理量除遮光片寬度d和經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t外，還有哪個(gè)物理量光電門(mén)與P點(diǎn)間的距離L，若這個(gè)物理量用字母n表示，則動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ=$\frac{4wswyca^{2}}{2gL{t}^{2}}$．
（3）若滑塊質(zhì)量為m且彈簧到P點(diǎn)之間的水平面光滑，則壓縮彈簧的彈性勢(shì)能為$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$（用字母d、t、m表示）

Answer 1

分析 （1）明確游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，注意在讀游標(biāo)時(shí)不需要估讀；
（2）很短的時(shí)間內(nèi)，我們可以用這一段的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，由此可以求得鐵塊的速度大��；根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的公式可以判斷求動(dòng)摩擦因數(shù)需要的物理量；
（3）根據(jù)功能關(guān)系可知，物體的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，從而根據(jù)功能關(guān)系可求得彈簧的彈性勢(shì)能．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.3cm，游標(biāo)尺上第15個(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)齊，
則游標(biāo)讀數(shù)為15×0.05=0.75mm=0.075cm，所以最終讀數(shù)為：0.3cm+0.075cm=0.375cm；
（2）根據(jù)極限的思想，在時(shí)間很短時(shí)，我們可以用這一段的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，所以鐵塊通過(guò)光電門(mén)l的速度是v=$\frackk4ga4q{t}$
要測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，由f=μF_N  可知要求μ，需要知道摩擦力和壓力的大��；
小滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)A處的光電門(mén)，最后停在B處，滑塊做的是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)光電門(mén)和P點(diǎn)之間的距離L，由速度位移的關(guān)系式可得：
v²=2aL 
對(duì)于整體由牛頓第二定律可得：
Mg-f=Ma  
因?yàn)椋篺=μF_N，
所以由以上三式可得：μ=$\frac{g4cq42k^{2}}{2gL{t}^{2}}$；故還需要測(cè)量光電門(mén)和P點(diǎn)之間的距離L；
（3）若滑塊質(zhì)量為m且彈簧到P點(diǎn)之間的水平面光滑，則壓縮彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則有：
E_P=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$m（$\frackce2a4a{t}$）²=$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$
故答案為：（1）0.375；（2）光電門(mén)與P點(diǎn)間的距離，$\frac{cey2ugi^{2}}{2gL{t}^{2}}$；（3）$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量能主彈性勢(shì)能的計(jì)算，主要考查學(xué)生對(duì)基本測(cè)量工具的使用，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作及誤差分析的理解和掌握，注意游標(biāo)卡尺讀數(shù)沒(méi)有估計(jì)值．